磁控溅射镀膜机的原理及作用

磁控溅射镀膜机的原理及作用

  基本原理是：稀薄气体在反常辉光放电过程中所产生的等离子体轰击阴极靶面，溅射出靶表面的分子、原子、离子和电子等物质，并有一定动能溅出，基体表面以一定方向的照射方式射入基体表面。

  磁控溅射镀膜机优点是设备简单，但直流二极溅射沉积速率较低；为维持自持放电，不能在气压低(<0.1Pa)下进行；不能溅射绝缘材料等缺陷限制了其应用。添加一种热阴极和一种辅助阳极直流二极溅射器构成了直流三极溅射。加入热阴极和辅助阳极所产生的热电子加强了溅射气体原子的离子化，从而使溅射能够在低气压下进行；此外，可以降低溅射电压，使溅射在低气压、低电压条件下进行；放电电流也增加，且不受电压的影响，可以单独控制。热阴极前面加一个电极(栅格)，构成四极溅射装置，使放电趋于稳定。但这类设备难以获得高浓度等离子体区域，沉积速率低，因此没有在工业上得到广泛应用。

  从二极性溅射技术发展而来，通过在靶材表面建立电场的正交磁场，解决了沉积速度低、等离子体离化率低等问题，已成为镀膜工业的主要方法之一。磁控溅射镀膜机具有以下特点：可以制成靶材广泛，几乎全部金属，可将合金与陶瓷材料制成靶；在适当条件下，多元靶共溅射模式，可以沉积配比精确恒定的合金，在溅射环境中添加氧、氮或其他活性气体；一种可以沉积成靶物质和气态分子的复合物薄膜，通过精确控制溅射镀膜过程，易于得到均匀、高精度的膜层厚度，通过离子溅射靶材直接转化成等离子态，溅射靶的安装无限制，适用于大容量镀膜室内多靶位设计，溅射镀膜速度快、膜层致密、附着力好，非常适合大批量生产，高效的工业生产。溅射法近年来发展非常迅速，典型的有射频溅射、反应磁控溅射、非平衡磁控溅射、脉冲磁控溅射、高速溅射等。